JP4772425B2

JP4772425B2 - 物体検知装置

Info

Publication number: JP4772425B2
Application number: JP2005243667A
Authority: JP
Inventors: 誠仁新行内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: JP2007057406A

Description

本発明は、物体からの電磁波の反射を検出することで物体の検知を行う物体検知装置に関する。

従来、例えば、車載用の物体検知装置として使用されるレーダ装置は、車両の進行方向前方に存在する先行車の検知を目的としている。車両の進行方向前方だけでなく、車両の側方に存在する物体を検知する方法としては、上述のレーダ装置と車両の側方を監視するテレビジョンカメラとを組み合わせ、双方の検知結果を合わせて信号処理する方法が公知である（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２１２８００号公報

しかし、上記従来の検知方法では、車両の進行方向前方および側方を同時に監視するために複数の検知手段（レーダ装置とテレビジョンカメラ）を設置する必要があり、構成が複雑になるという課題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で二つの方向を同時に検知することが可能な物体検知装置を目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の物体検知装置は、電磁波を送信するとともに物体により反射された該電磁波を受信する送受信手段と、前記受信した電磁波に基づいて物体を検知する物体検知手段とを備えた物体検知装置において、前記送受信手段の電磁波の送信方向に設置され送信した電磁波の一部を透過するとともに残りの電磁波を反射する半透過手段を備え、前記半透過手段により反射された電磁波の反射方向は、前記送受信手段による電磁波の送信方向と前記半透過手段とにより形成される角度により、前記送受信手段による電磁波の送信方向に対して所定の角度となるよう設定され、前記物体検知手段は、前記送受信手段により送信される電磁波の方向を固定し、前記半透過手段が回転軸を中心にして回転可能に支持され、前記半透過手段を回動することにより前記反射された電磁波を検知領域内で走査し、前記物体検知手段が前記受信した電磁波に基づいて物体を検知した状態で前記半透過手段を回動することにより、前記電磁波の検知結果が変化する場合は前記物体が前記反射された電磁波の方向に存在する物体であると判断し、変化しない場合は前記物体が前記半透過手段を透過した電磁波の方向に存在する物体であると判断する検知方向判定手段をさらに有していることを特徴とする。

上記構成の物体検知装置によれば、送信する電磁波を半透過手段による透過波と該半透過手段による反射波の２つの方向に分離することで、一つの物体検知手段によって２つの方向の何れかに存在する物体の検知が可能である。また、検知された物体が電磁波の透過方向または反射方向の何れの方向に存在するかを判定可能である。

請求項１に記載の本発明の物体検知装置によれば、送信する電磁波を半透過手段による透過波と該半透過手段による反射波の２つの方向に分離することで、一つの物体検知手段によって２つの方向の何れかに存在する物体の検知が可能であり、複雑な構成を用いることなく異なる２つの方向を検知することができる。詳しくは、半透過手段を回動可能に設置することにより、電磁波の透過方向を固定した状態で電磁波の反射方向のみを走査することが可能であり、半透過板で反射した電磁波による物体の検知領域のみを走査し、これにより、検知された物体が電磁波の透過方向または反射方向の何れの方向に存在するかを判定可能であり、物体の存在する位置を正確に特定することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る物体検知装置について添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るレーダ装置（物体検知装置）の構成を示したブロック図である。図１において、レーダ送受信部１２から送信された電磁波Ｐｏｕｔは、半透過板１３で一部が透過されて透過波Ｐｔとなり、残りが反射されて反射波Ｐｒとなる。

透過波Ｐｔまたは反射波Ｐｒが物体により反射されると、反射された電磁波は半透過板１３を介してレーダ送受信部１２で受信される。物体検知部１１は、この受信した電磁波Ｐｉｎと送信された電磁波Ｐｏｕｔとに信号処理を行い、透過波Ｐｔまたは反射波Ｐｒを反射した物体までの相対距離および相対速度を算出する。

物体検知部１１では、透過波Ｐｔの方向と反射波Ｐｒの方向の何れかに存在する物体を検知することが可能である。なお、透過波Ｐｔの方向にある物体か、反射波Ｐｒの方向にある物体かを判別する方法に関しては後述する。

半透過板１３は、樹脂を材料とする指示部材１３１と、指示部材１３１の表面上に蒸着される金属蒸着膜１３２とで構成される。半透過板１３へと入射される電磁波Pｏｕｔが金属蒸着膜１３２で一部が透過される際、金属蒸着膜の膜厚に応じて透過波Ｐｔのパワーに損失が生じる。

また、半透過板１３は、電磁波Ｐｏｕｔの入射方向に対して所定の角度θ１だけ傾いており、この角度θ１を適切な値に設定することにより、電磁波Ｐｏｕｔと反射波Ｐｒとの角度を調整できる。これにより、物体検知を行う必要性の高い領域を反射波Ｐｒで検知するように設定することが可能である。例えば、レーダ装置１を車両に搭載する際には、物体検知を行う必要性の高い車両前方と車両側方とを透過波Ｐｔと反射波Ｐｒとで検知するように角度θ１を設定することができる。

図２は、金属蒸着膜の膜厚と透過波Ｐｔの透過損失との関係を示したグラフであり、金属蒸着膜の膜厚を厚くするほど、透過損失が大きくなる。すなわち、透過波Ｐｔと反射波Ｐｒとのパワーの比を所定の比率αのレーダ装置を設定する場合には、金属蒸着膜の膜厚により透過損失を調整することで上記所定の比率を実現することが可能である。

次に、図3および図4を参照し、レーダ装置１から送信する電磁波の走査方法について説明する。図3に示すように、レーダ送受信部１２から送信する電磁波Ｐｏｕｔの方向を変化させることにより、電磁波Ｐｏｕｔと反射波Ｐｒとのなす角度θ２が変化する。この方法で走査を行う場合は、透過波Ｐｔおよび反射波Ｐｒの方向を同時に変化させることが可能である。

なお、電磁波Ｐｏｕｔと反射波Ｐｒとのなす角度θ２を変えることで、透過波Ｐｔと反射波Ｐｒとのなす角度、すなわち物体検知を行う２つの方向のなす角度が変わることになる。このため、物体検知を行う必要性の高い２つの領域間のなす角度に応じて、角度θ２を設定することが可能である。

一方、図４に示すように、半透過板１３に回転軸１３３を設け、回転軸１３３を中心に半透過板１３を回転させることにより走査を行う場合は、透過波Ｐｔの方向は変化させずに反射波Ｐｒの方向だけを変化させることが可能である。

このため、検知精度を高くするために走査する必要のある領域に対しては反射波Ｐｒで検知し、検知精度が要求されず走査する必要のない領域に対しては透過波Ｐｔで検知することができる。例えばレーダ装置１を車両に搭載した場合には、検知精度を必要とする車両進行方向の領域を反射波Ｐｒの検知エリアとし、検知精度を必要としない車両側方方向の領域を透過波Ｐｔの検知エリアとする。

なお、半透過板１３を回転させる方法では、反射波Ｐｒの方向だけが変化することを利用し、半透過板１３の回転動作時に物体検知部１１での検知結果が変化する場合は反射波Ｐｒの方向に存在する物体であると判断し、変化しない場合は透過波Ｐｔの方向に存在する物体であると判断する（請求項４に記載の検知方向判定手段）ことが可能である。

本発明の実施形態に係る図１のレーダ装置は、従来のレーダ装置に半透過板１３を追加することで実現可能であり、簡単な構成で異なる２つの方向を検知することができる。

続いて、図１のレーダ装置１を車両に２台搭載し、物体検知を行う方法に関して説明する。図５はレーダ装置を２台搭載した物体検知装置（請求項５に記載の物体検知装置）の構成を示すブロック図であり、図６は２台のレーダ装置１ａ、１ｂの搭載位置の一例を示す図である。

図５において、レーダ装置１ａは車両の前方および右側側方を検知し、レーダ装置１ｂは車両の前方および左側側方を検知する。さらに、レーダ装置１ａ、１ｂの前方方向の検知範囲は、その一部が重なるようにする。なお、レーダ装置１ａ、１ｂの構成は図１と同じであり、詳細の説明は省略する。物体判定部２０は、物体検知部１１ａ、１１ｂの検知結果を入力し、電磁波を反射した物体が車両の前方あるいは車両の側方の何れに存在するかを判定するものである（判定方法の詳細は後述する）。

レーダ装置１ａ、１ｂは前述の通り、車両前方および車両側方が検知範囲となるように半透過板１３の向きを予め設定するが、半透過板１３の配置によって、図７（ａ）に示すように、車両前方を反射波Ｐｒで検出し車両側方を透過波Ｐｔで検出する方法（以下、方法１と呼ぶ）と、図７（ｂ）に示すように、車両前方を透過波Ｐｔで検出し車両側方を反射波Ｐｒで検出する方法（以下、方法２と呼ぶ）とが考えられる。

レーダ装置１ａ、１ｂに上記の方法１、２のどちらを採用するかは任意である。すなわち、レーダ装置１ａ、１ｂともに方法１を用いる場合と、レーダ装置１ａに方法１を、レーダ装置１ｂに方法２を用いる場合と、レーダ装置１ａに方法２を、レーダ装置１ｂに方法１を用いる場合と、レーダ装置１ａ、１ｂともに方法２を用いる場合の何れでも可能である。以下では、レーダ装置１ａ、１ｂともに方法１を用いる場合を例に挙げて説明する。

図８は、レーダ装置１ａ、１ｂの検知範囲を示したものであり、検知範囲Ａはレーダ装置１ａの反射波Ｐｒによる検知範囲である。検知範囲Ｂはレーダ装置１ｂの反射波Ｐｒによる検知範囲であり、検知範囲Ｃは検知範囲Ａと検知範囲Ｂとがオーバラップする領域である。すなわち、検知範囲Ｃ内の物体はレーダ装置１ａ、１ｂの双方で検出される。検知範囲Ｓは、レーダ装置１ｂの透過波Ｐｔによる検知範囲である。レーダ１ａの透過波Ｐｔは車両Ｐの右側を検知範囲（図示せず）とする。

一般的に、電磁波の反射を利用して検知する場合には、電磁波による最大検知距離の４乗が電磁波のパワーに比例することが知られている。例えば、レーダ装置１ｂにおいて、検知範囲Ｂにおける前方方向の最大検知距離をＬｂ、検知範囲Ｓにおける側方方向の最大検知距離をＬｓとおくと、前方方向に送信する電磁波（反射波Ｐｒ）のパワーＥｂと側方方向に送信する電磁波（透過波Ｐｔ）のパワーＥｓのパワー比Ｒ＝Ｅｂ／Ｅｓは、
Ｒ＝β・Ｌｂ^４／Ｌｓ^４（βは比例定数）
で表される。

図２を参照して上述したとおり、レーダ装置１ｂは金属蒸着膜１３２の膜厚を変えることで透過波ＰｔのパワーＥｓ、すなわちパワー比Ｒを変化させることが可能である。したがって、金属蒸着膜１３２の膜厚を適切な値にすることで、レーダ装置１ｂの検知結果を使用するシステムで要求される最大検知距離に合わせることができる。

このように、本実施形態の物体検知装置は、システムに合わせて反射波Ｐｒと透過波Ｐｔとのパワー比Ｒを設定することが可能であるため、当該システムで不要となる領域を検知しないようにフィルタリングすることができ、また、送信する電磁波のパワーを有効に利用することができる。

図８に戻って、レーダ装置１ａ、１ｂにより車両の前方（検知範囲Ａ、Ｂ）と同時に車両の側方（検知範囲Ｓ）を検知することができ、前方の先行車Ｑが物体検知部１１ａおよび物体検知部１１ｂで、側方の車両Ｒが物体検知部１１ｂで検知される。

このとき、レーダ装置１ａから先行車Ｑまでの距離をｄ１、レーダ装置１ｂから先行車Ｑまでの距離をｄ２、レーダ装置１ｂから車両Ｒまでの距離をｄ３とおくと、物体検知部１１ａは距離ｄ１のところに電磁波を反射した物体があることを検知し、物体検知部１１ｂは距離ｄ２および距離ｄ３のところに計２つの物体があることを検知する。

続いて、物体検知部１１ａ、１１ｂの検知結果に基づいて、物体判定部２０で電磁波を反射した物体が先行車Ｑ、車両Ｒの何れかを判定する方法を説明する。
まず初めに、物体検知部１１ａ、１１ｂの検知結果のデータから前方の検知範囲（検知範囲Ａ、Ｂ）内の領域であり、かつオーバラップする領域（検知範囲Ｃ）の範囲外であるデータを削除する。

本実施形態では、レーダ装置１ａ、１ｂの検知範囲をオーバラップさせ、そのオーバラップした領域（検知範囲Ｃ）を先行車Ｑの検知範囲とするため、前方の検知範囲内であっても検知範囲Ｃの範囲外の物体に関しては検知対象とはしない。

続いて、物体検知部１１ａ、１１ｂの双方で検知されており、検知範囲Ｃ内の物体であると想定されるデータに対して、物体検知部１１ａ、１１ｂの双方で検出した該物体の位置（あるいは自車両Ｐとの相対速度等）を比較する。物体検知部１１ａ、１１ｂの双方で検出した位置（すなわち、距離ｄ１と距離ｄ２）が一致した場合は、前方の物体（すなわち、先行車Ｑ）であると判定する。このとき、双方で検出した相対速度も同時に比較し、位置と相対速度がともに一致したときに前方の物体であると判定してもよい。

先行車Ｑが判定された後に、その先行車Ｑに関する検知結果のデータを削除する。この時点で、前方の検知範囲Ａ、Ｂ内の物体に起因するデータは全て削除され、残ったデータは側方の検知範囲のデータとなる。例えば、物体検知部１１ｂで検知されたデータが残っていれば、検知範囲Ｓ内の物体（すなわち、車両Ｒ）のデータであると判定する。

本実施形態では、２台のレーダ装置により車両の前方および左右両方向を検知することが可能であり、さらに、２台のレーダ装置の前方検知範囲を重ねることで車両の検知方向を特定することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、電磁波の反射を検出することで物体の検知を行う物体検知装置に用いて好適である。

本発明の一実施形態にかかるレーダ装置の構成を示す構成図である。図１の金属蒸着膜１３２の膜厚と金属蒸着膜１３２における透過光Ｐｔの透過損失との関係を示すグラフである。図１のレーダ装置１において、レーダ送受信部１２から送信する電磁波の方向を変えることにより走査する方法を示した図である。図１のレーダ装置１において、半透過板１３の方向を変えることにより走査する方法を示す図である。２台のレーダ装置を搭載した物体検知装置の構成を示す構成図である。２台のレーダ装置１ａ、１ｂを車両に搭載したときの搭載位置を示すイメージ図である。図１の半透過板１３と電磁波の入射方向の関係を示す図である。図７のレーダ装置１ａ、１ｂによる検知範囲を示す図である。

符号の説明

１ … レーダ装置（物体検知装置）
１１ … 物体検知部（物体検知手段）
１２ … レーダ送受信部（送受信手段）
１３ … 半透過板（半透過手段）
２０ … 物体判定部（物体判定手段）
１３１ … 指示部材
１３２ … 金属蒸着膜
１３３ … 回転軸

Claims

電磁波を送信するとともに物体により反射された該電磁波を受信する送受信手段と、
前記受信した電磁波に基づいて物体を検知する物体検知手段と、
を備えた物体検知装置において、
前記送受信手段の電磁波の送信方向に設置され送信した電磁波の一部を透過するとともに残りの電磁波を反射する半透過手段を備え、
前記半透過手段により反射された電磁波の反射方向は、
前記送受信手段による電磁波の送信方向と前記半透過手段とにより形成される角度により、前記送受信手段による電磁波の送信方向に対して所定の角度となるよう設定され、
前記物体検知手段は、前記送受信手段により送信される電磁波の方向を固定し、前記半透過手段が回転軸を中心にして回転可能に支持され、前記半透過手段を回動することにより前記反射された電磁波を検知領域内で走査し、
前記物体検知手段が前記受信した電磁波に基づいて物体を検知した状態で前記半透過手段を回動することにより、前記電磁波の検知結果が変化する場合は前記物体が前記反射された電磁波の方向に存在する物体であると判断し、変化しない場合は前記物体が前記半透過手段を透過した電磁波の方向に存在する物体であると判断する検知方向判定手段をさらに有していることを特徴とする物体検知装置。